Targeted modification of transport and structural properties of biomedical hydrogels

Předložená diplomová práce se zabývá cílenou modifikací strukturních vlastností hydrogelů, která úzce souvisí s aplikačními vlastnostmi těchto materiálů (např. transportními). Vzhledem ke kýženým farmakologickým aplikacím spočívajících ve využití těchto materiálů k cílenému uvolňování léčiv byly pro studium vybrány hydrogely na bázi chitosanu a polyvinylalkoholu, jakožto látky s dobrou biokompatibilitou. Kombinací těchto polymerů byly zajištěny schopnosti botnací (regulováno přítomností chitosanu) a viskoelastické (ovlivněny přítomností polyvinylalkoholu), které byly charakterizovány za pomoci široké škály analytických a fyzikálně-chemických metod (botnání, pevnost v tahu, reologie, mikroskopie atomárních sil či stanovení měrného povrchu, aj.). Informace o strukturních vlastnostech sehrály stěžejní roli nejenom pro detailní popis studovaných materiálů z pohledu toho, zda lze cíleně měnit strukturní vlastnosti, ale posloužily také jako výklad rozdílného uvolňování aktivní látky diklofenaku z hydrogelové matrice. S ohledem na vypracovanou literární rešerši byl pro modifikaci vlastností vybrán vliv pH a síťování. Z naměřených výsledků bylo zjištěno, že i nepatrná změna pH má vliv na transport či uvolňování aktivní látky. Výsledky získané v této práci mohou být užitečné při tvorbě hydrogelových matric s léčivy v závislosti na zamýšlených medicínských aplikacích.The presented diploma thesis deals with a targeted modification of the structural properties of hydrogels, which is closely related to the application properties of these materials (eg transport). Due to the desired pharmacological applications of the use of these materials for targeted drug release, hydrogels based on chitosan and polyvinyl alcohol as substances with good biocompatibility were selected for the study. The combination of these polymers ensured swelling (controlled by the presence of chitosan) and viscoelastic (influenced by the presence of polyvinyl alcohol) properties, which were characterized by a wide range of analytical and physicochemical methods (swelling, tensile strength, rheology, atomic force microscopy or specific surface area, etc.). Information on structural properties played a crucial role not only for a detailed description of the studied materials in terms of whether the structural properties can be changed in a targeted manner, but also served as an explanation for the different release of the active substance diclofenac from the hydrogel matrix. With regard to the literature search, the effect of pH and crosslinking was chosen to modify the properties. From the measured results it was found that even a slight change in pH has an effect on the transport or release of the active substance. The results obtained in this work may be useful in the formation of hydrogel matrices with drugs depending on the intended medical applications.